专利名称：生产石英玻璃管的方法和用于实现该方法的钻杆体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种生产石英玻璃的方法，该方法是通过使绕旋转轴线旋转的石英玻璃圆柱体连续地向加热区域进给，使始于一端的圆柱体部分在加热区域变软，和拉动软化部分盖过钻杆体(钻杆体设置成与旋转轴线同轴)的钻头，由此使软化部分生成石英玻璃管。
此外，本发明涉及使石英玻璃圆柱体形成石英玻璃管的钻杆体，该钻杆体包括贯穿入被加工的圆柱体的钻头，并且钻头由钻轴所支承。
背景技术：
这种类型的方法及设备在日本专利JP-A3-247525中作了描述。在该专利描述的方法中，实心的石英玻璃圆柱体被制成中空的石英玻璃圆柱体，其方法是通过使绕自身纵向轴线旋转的实心石英玻璃圆柱体同时连续地向炉子进给，从一端开始，实心圆柱体的一端在炉子区域内变软，并且软化部分被压向设置在旋转轴线内的固定钻杆体并被拉动盖过该钻杆体。该钻杆体包括支承在长轴上的锥形钻头。
在制造过程中相当大的力作用在钻头上。实心石英玻璃圆柱体的旋转的玻璃材料会产生静摩擦力，该摩擦力作用在钻头的一侧，所述力使钻头横向偏离旋转轴线。再者，由于其长度的缘故使钻轴容易弯曲，导致钻头倾斜而离开水平面，所以钻头面的上部不再与石英玻璃结合。在已知的方法中，这些还影响到使孔不够直及孔直径的尺寸稳定性不能满足要求。由于玻璃材料留在钻头的一侧而使孔表面出现径向槽。
因此本发明的目的是指明一种把石英玻璃圆柱体制成中空的石英玻璃圆筒体的方法，该中空的石英玻璃圆筒体具有尽可能无缺陷的、平直的及尺寸稳定的内孔；并提供用于此方法的钻杆体。
关于该方法，从以上提到的方法开始的这一目的是按本发明来实现的，在该发明中使用了带钻头的钻杆体，该钻头具有朝向圆柱体的凸曲率的接触表面。
根据本发明的方法中，使用了具有凸起曲率接触表面的钻头。在制造过程期间接触表面始终与要加工的圆柱体的软化的玻璃材料保持平面结合。为此接触表面具有凸起曲率部分。结果，甚至当钻头偏移时-例如由于支承钻头的钻杆偏移-仍保持与软化的玻璃材料的平面接触。这保证了在钻头圆周上，始终具有大致相同数值的摩擦力的作用方式是绕旋转轴线的旋转对称方式，因此防止了甚至可引起钻头进一步偏移的单侧作用静摩擦力的生成。由于连续的平面接触，在石英玻璃管的内孔内移动的石英玻璃被平滑地模压移离至中凸的接触表面的边缘区域，在孔表面上不留缺陷。因此可避免出现槽。主要之点是接触表面具有对旋转轴线对称延伸的凸起曲率部分。理想地，弯曲部分是球面；这意味着它构成球体表面部分。出现由球面形表面变为椭球面或抛物线面的偏差是可能的。
要加工的圆柱体通常是实心圆柱体。但本发明的方法也适用于扩大中空圆柱体的内孔。
最好是使用具有球面形接触表面的钻头。当钻头偏离旋转轴线时，该球面接触表面将始终使其全部表面保持与软化的石英玻璃材料接触，而与偏离方向无关，所以因旋转的对称性而始终具有相同量值的摩擦力作用在钻头的圆周上，并且在内孔中移动的石英玻璃被平滑地模压移离至球体或球面的边缘区域。
当接触表面制有凹入部时，已被证明是特别有利的。在制造过程中产生的或裹在软化的石英玻璃中的气体可通过这些凹入部排出或至少以更均匀的方式分布。
相对于旋转轴线以同心方式延伸的凹入部最好造在钻头上。这些凹入部使气体得以膨胀和使气体围绕钻头的圆周均匀分布。这可避免出现钻头因软化的石英玻璃中的气泡而部分地“浮动”从而丧失所希望的与玻璃材料全表面接触的情况。由于气体的均匀分布，使静摩擦力在钻头圆周周围的均匀分布得以保持，所以保证了孔的平直度及孔直径的尺寸稳定性。
关于钻杆体，从上述形式钻杆体开始的上述目的可按本发明来实现，在本发明中钻头具有凸起曲率的接触表面。
根据本发明的钻杆体具有凸起曲率的接触表面。因此，在制造过程中，接触表面始终与要加工的圆柱体头部的软化玻璃材料保持平面结合。结果，甚至当钻头偏移时-例如由于支承钻头的钻杆偏移-仍保持与软化的玻璃材料的平面接触。这保证了在钻头圆周上始终具有大致相同量值的摩擦力的作用方式是绕旋转轴线的旋转对称方式，因此防止了可引起钻头更进一步偏移的单侧作用静摩擦力的生成。由于连续的平面接触，在石英玻璃管的内孔内移动的石英玻璃被平滑地模压移离至中凸的接触表面的边缘区域，在孔表面上不留缺陷。因此可避免出现槽。主要之点是接触表面具有对旋转轴线对称延伸的凸起曲率部分。理想地，弯曲部分是球面；这意味着它构成球体表面部分。出现由球面形表面变成椭球面或抛物线面的偏差是可能的。
根据本发明的钻杆体的优先实施例中，钻头包括球面形的接触表面。当钻头偏离旋转轴线时，该球面接触表面将始终使其全部表面保持与软化的石英玻璃材料接触，而与偏离方向无关，所以因旋转的对称性而始终具有相同量值的摩擦力作用在钻头的圆周上，并且在内孔中移动的石英玻璃被平滑地模压移离至球体或球面的边缘区域。
当接触表面制有凹入部时，已被证明是特别有利的。在制造过程中产生的或裹在软化的石英玻璃中的气体可通过这些凹入部排出或至少以更均匀的方式分布。
相对于旋转轴线以同心方式延伸的凹入部最好造在钻头上。以这种方法制造的凹入部使气体得以膨胀和使气体围绕钻头的圆周均匀分布。这可避免出现钻头因软化的石英玻璃中的气泡而部分地“浮动”从而丧失所需的与玻璃材料全表面接触的情况。由于气体的均匀分布，使静摩擦力在钻头圆周周围的均匀分布得以保持，所以保证了孔的平直度和孔直径的尺寸稳定性。
根据本发明的钻杆体的特别优先实施例中，在钻头上制有球形表面和同心的凹入部台阶。同心凹入部台阶的数目取决于要制成的内孔的直径和取决于制造过程中产生的气体数量。
已经证明当钻头制有至少一条冷却通道是有好处的。在制造过程中将热量从钻头区域带走的冷却液可穿过冷却通道。
附图的简要描述现将参考实施例及专利附图更详尽地解释本发明。附图是原理插图，在下列各图中作了详细图示
图1根据本发明带有球面头部的钻杆体的侧视图，局部剖开；图2实现本发明方法的设备，应用了图1图示的钻头。
具体实施例方式
之描述图1中，标号1指整个石墨钻头。钻头1基本上具有圆柱形外形，它带有半球2的接触表面。半球2的直径约60mm，并因此略大于直径为55mm的圆柱部3。半球2和圆柱部3制成一体。半球2制有3个台阶5a、5b、5c，它们同心地相对纵向轴线4突入或凹入。当从纵轴线4方向看去时，各台阶的高度按5a、5b、5c顺序为1.6mm、2.8mm、5.5mm。当从纵向轴线4的横向看去时，每个台阶的宽度为3.5mm。
无任何台阶的半球2前部6的直径为20mm。在圆柱部3内制有内螺纹7，用于把钻头1固定在钻轴(图中未表示)上。
图2原理性地图示了把实心圆柱体21制成中空圆柱体22的设备。实心圆柱体21的外直径为90mm；由它制成的中空圆柱体22的外直径为120mm，而内直径为60mm。
当绕其纵向轴线旋转时，实心圆柱体21在箭头23在方向上连续地滑入电炉24中，电炉24以环绕方式包围着实心圆柱体21。在电炉内实心圆柱体21被加热至约2100℃，所以圆柱体的变软部分25的粘度低至它可被制成中空圆柱体22。为此目的，应用了参考图1作更详细解释的钻头1，其应用方法是拉动实心圆柱体21的软化部分使之盖过钻头1。钻头支承在长钻轴26上，所以其纵向轴线在旋转轴线27上延伸。为了拉动中空圆柱体22盖过钻头1，该圆柱体的前端与绕旋转轴线27转动的吹管28连接。为确定外直径而装设了铺加的形成工具29。
由于钻头1的半球形状，保证了在软化部分25上钻头1与旋转的石英玻璃之间的静摩擦力始终以均匀方式分布在钻头1的圆周周围，而与钻头1的偏移无关。因此防止了进一步的横向偏移，减少了内孔30的表面缺陷，孔不直度的任何偏差的扩展得以避免，而内孔30全长上直径的尺寸稳定性得到改善。由于钻头1始终与软化部分25全表面接触，并且由于在钻头1半球上移动的石英玻璃被平滑地模压移离至半球的边缘区域，避免在内孔30中出现槽。在半球表面的同心凹入部台阶允许夹裹在石英玻璃内的或在制造过程中生成的气体膨胀或使其分布均匀。因此，钻头不会部分地浮动，所以静摩擦力保持均匀作用在圆周上，并且保证了内孔30的平直度及尺寸稳定性。
权利要求
1.一种生产石英玻璃管(22)的方法，该方法是通过使绕旋转轴线(27)转动的圆柱体(21)连续地向加热区域(24)进给，使从一端开始的圆柱体部分在区域(24)中变软，并拉动软化部分(25)盖过钻杆体的钻头(1)，该钻杆体被设置成与所述旋转轴线同轴，由此使所述部分制成所述石英玻璃管(22)，其特征在于应用的钻杆体带有钻头(1)，该钻头(1)具有朝所述圆柱体(21)凸起曲率的接触表面(2)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于应用的钻头(1)带有制成球面的接触表面。
3.根据前述各权利要求中任一条的方法，其特征在于所述接触表面(2)制有凹入部(5a、5b、5c)。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于所述凹入部(5a、5b、5c)相对于所述旋转轴线(27)同心地延伸。
5.一种用于把石英玻璃圆柱体(21)制成石英玻璃管(22)的一种钻杆体，包括由钻轴(26)支撑的钻头(1)，其特征在于所述钻头(1)具有凸起曲率的接触表面(2)。
6.根据权利要求5的钻杆体，其特征在于所述钻头(1)具有制成球面的接触表面(2)。
7.根据权利要求5或6的钻杆体，其特征在于所述接触表面(2)制有凹入部(5a、5b、5c)。
8.根据权利要求7的钻杆体，英特征在于所述凹入部(5a、5b、5c)相对于所述旋转轴线(27)同心地延伸。
9.根据权利要求2及权利要求7的钻杆体，其特征在于所述钻头(1)上制有球形表面及同心地凹入的台阶(5a、5b、5c)。
10.根据权利要求5至8中至少一项的钻杆体，其特征在于所述钻头(1)上制有至少一条冷却通道。
全文摘要
在生产石英玻璃管(22)的一种已知方法中,绕旋转轴线(27)转动的石英玻璃圆柱体(21)连续地向加热区域(24)进给,使从一端开始的(圆柱体)部分在加热区域(24)内变软,而软化部分(25)被拉动盖过钻杆体的钻头(1)(钻杆体被设置成与旋转轴线同轴)并由此制成石英玻璃管(22)。由此开始,为了指明把石英玻璃圆柱体制成中空的石英玻璃圆柱体(它具有尽可能无缺陷的、平直的及尺寸稳定的内孔)的一种方法,建议根据本发明使用带有钻头(1)的钻杆体,钻头(1)具有朝圆柱体(21)的凸起曲率接触表面(2),最好是球面形的接触表面(2)。根据本发明的钻杆体的特征在于钻头(1),钻头(1)具有凸起曲率的接触表面(2)。
文档编号C03B23/045GK1343639SQ01132588
公开日2002年4月10日 申请日期2001年9月7日 优先权日2000年9月8日
发明者D·克尼林, R·施莱希 申请人:赫罗伊斯石英玻璃股份有限两合公司